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第七届全国氢能研究生学术论坛第一轮通知
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2017年度化学学院科研总结


    2017年学院领导班子持续推进改革,在提升科研经费额度、拓宽经费来源渠道、产出高质量研究成果、提升科研队伍综合实力、完善和促进科研平台建设、促进国际国内交流合作、提升学科整体水平等方面已初见成效。学院在重大科研项目承担、高水平成果发表、高端急缺人才引进和人才培养、重要学术奖励、基地平台建设等几个方面也有重要收获。主要工作总结如下:
    1)经费项目:
    本年度新增项目共计149项,其中纵向58项,横向91项。项目合同总经费12101.03万元,其中纵向8328.68万元,横向3772.35万元。
    项目按类别总结如下:
    “天津化学化工协同创新中心”划拨462.5万元。
    国家自然科学基金:37项,其中周其林院士负责的重大项目1项,合同总经费1918.84,直接经费1676.4万元;杰青1项,项目直接经费总计350万;海外及港澳学者合作研究基金1项,直接经费总计18万;面上31项,直接经费总计1989万;青年3项,直接经费总计75万;国家基金经费总额4350.84万元。
    国家重点研发计划:陈军院士作为首席科学家承担国家重点研发计划项目1项,项目总经费2809万;参与课题1项,经费113.6万元;国家重点研发计划项目总经费2922.6万元。
    973项目:参与973课题2项,合同经费总计183.2万。
    天津市项目:13项,其中应用基础与前沿技术研究计划重点项目4项,一般7项,青年2项,合同总经费162万;其他项目4项,总经费247.54万;
横向合作项目:共签订横向合作合同91项,合同总金额3772.35万元。农药工程中心与山东绿霸化工股份有限公司签署共建绿霸-南开广谱除草剂研究中心协议书,合同金额1000万元;李正名院士课题组与河北兴柏药业集团有限公司签署高效除草剂技术转让合同,总金额300万元。
    2)人才队伍建设:
    陈军当选中国科学院院士。
    陈弓获得国家杰出青年科学基金资助。
    陈军、陈永胜、卜显和入选首批天津市杰出人才。
    赵斌、程方益入选科技部“创新人才推进计划-中青年科技创新领军人才”。
    赵国锋入选科技部“创新人才推进计划-科技创新创业人才”。
    袁明鉴、赵东兵、彭谦、余志林入选国家千人计划青年项目。
    侴术雷入选天津市千人计划创新人才短期项目。
    刘永胜、袁明鉴、赵东兵、彭谦入选天津市千人计划青年项目。
    崔春明等入选2017天津市“创新人才推进计划-创新团队”。
    陈弓、汤平平入选2017天津市“创新人才推进计划-中青年科技创新领军人才”。
    牛志强入选2017天津市“创新人才推进计划-青年科技优秀人才”。
    3)平台基地建设:
    天津化学化工协同创新中心召开2017年度理事会全体会议、学术委员会会议和学术交流与团队考核会。
    元素有机化学国家重点实验室举办2017年度学术研讨会暨第七届学术委员会第四次会议。
    农药国家工程研究中心举办2017年度农药学科头脑风暴会、2016年度农药学科工作总结会。
    成果及获奖:
    2017年,发表SCI收录论文536篇,其中影响因子在10以上的42篇,影响因子超过20的4篇,高水平论文在数量和质量上均有较大提升,若干课题组实现了发表顶级期刊论文的重要突破。代表性研究成果简介如下:
    在合成化学领域,周其林团队经过近10年的深入研究,发展了手性螺环膦氮配体和铱的络合物催化剂,实现了多种不饱和羧酸的高效不对称氢化。最近该团队受邀在Acc. Chem. Res.(2017, 50, 988)上对这一研究成果进行了系统介绍。周其林、朱守非团队对手性螺环-膦噁唑啉配体和铱的络合物催化的不饱和羧酸氢化反应机理进行了系统深入的研究(J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 541)。周其林、朱守非团队使用手性螺环双噁唑啉配体与铜或铁的络合物作为催化剂,首次实现了吲哚的不对称分子内环丙烷化反应,获得了很高的收率和优异的对映选择性(J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 7697)。周其林、朱守非团队以易得、低毒、稳定性较高、结构多样性好的炔烃为卡宾前体,在铜或铑金属络合物催化下实现了硼氢键插入反应,为有机硼化合物的合成提供了新的方法(J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 3784)。谢建华课题组利用他们自己发展的不对称催化氢化反应为关键步骤,以11˗15步8.6-20%的总收率完成了7个Mulinane型二萜和2个类似物的不对称全合成(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 12708)。汤平平课题组利用三氟甲基芳基磺酸酯作为新的三氟甲氧基化试剂,在银催化下实现了烯烃的分子间不对称溴-三氟甲氧基化反应,可用于复杂天然产物或者天然产物类似物中双键的衍生化,在有机合成和药物改造中将有重要应用价值(NatureChem.2017, 9, 546)。汤平平、许秀芳等首次利用高价碘做氧化剂,利用氟负离子作为氟源实现了烷基硅的氟化反应,该方法条件温和,底物适用范围广,并且可以大量制备,同时也适合复杂分子的后期官能团化反应;机理研究表明该反应经过自由基的反应历程(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 1101)。王晓晨课题组使用B(C6F5)3作为催化剂,首次实现了烷基和芳基取代环丙烷的开环和异构化反应,并以较好收率得到末端烯烃(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 4028)。王晓晨课题组使用B(C6F5)3作为催化剂,二苯基硅烷(或频哪醇硼烷)和二苯胺作为氢源,实现了极具挑战的吡啶的串联还原反应,表现出优异的官能团兼容性(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 5817)。何良年课题组将二氧化碳“变废为宝”,以三甲铵乙内酯为催化剂,在胺和二苯基硅烷存在下,将二氧化碳分级可控地还原到甲酸、甲醛和甲醇水平,为二氧化碳的利用提供了新的思路(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 7425)。金钟、许秀芳等发现简单的水杨腈作为指向模板可以有效地实现苯环间位碳氢键活化,产品具有高度的区域选择性;他们还结合计算化学对反应的机理进行的详细阐述,对导向基团设计具有重要指导意义(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 12245)。
    在材料化学领域,陈永胜团队与华南理工大学研究团队等合作,以在可见和近红外区域具有良好互补吸收的BDT类寡聚分子和卟啉类小分子材料分别作为前电池和后电池的给体材料,采用与工业化生产兼容的溶液加工方法制备得到了高效的有机太阳能器件。经过工艺优化,最终实现了12.7%的验证效率(Nature Photon.2017,11, 85)。刘育课题组利用光/热作为刺激源控制蒽单元的光氧化过程,实现了可逆的调控镧系金属发光,为设计具有多刺激响应的分子机器和逻辑门提供了一种新的方法(J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 7168)。刘育团队巧妙地构筑了能够可逆转换的一维纳米管/二维有机片状组装体,通过不同波长的光照控制偶氮苯的顺反异构使得形貌迥异的两种组装体进行可逆、往复的转换,为不同形貌的超分子组装体提供了简便、快捷的构筑策略(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 7062)。刘育团队成功合成了光可控的荧光超分子组装体,用该超分子组装体的溶液书写的文字,同样可以通过不同波长的光照射而被可逆地擦除与再次书写,在信息存储,光控的分子器件以及防伪材料等领域中具有潜在的应用前景(Adv. Mater.2017, 29, 1605271)。刘育团队创新性地利用水溶性的磺化环糊精、具有聚集诱导发光性质的含氰基的对苯撑乙烯类衍生物以及尼罗红染料通过非共价相互作用构筑了一种具有超高天线效应的人工超分子光丰收体系,可实现高效的荧光共振能量转移,在模拟自然界的光合作用方面具有重要意义(Adv. Mater.2017, 29, 1701905)。郭天瑛课题组成功将廉价的小分子聚乙烯亚胺转化为低毒高效的核酸载体材料,突破基因治疗障碍,对其它类别的聚阳离子载体材料修饰具有重要的借鉴意义(J. Am. Chem. Soc.2017, 139, 5102)。赵汉英、刘丽课题组以二氧化硅粒子表面为模版,制得补丁胶束;通过切断二硫键,制得可溶于水的不对称纳米粒子,可以和蛋白质分子共组装成有序的组装体(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 8844)。郭东升课题组和德国雅各布大学Hennig课题组成功将新型两亲磺化杯芳烃应用于跨膜转运领域,并实现了酶调节的多肽跨膜运输,在药物高通量筛选方面具有潜在的应用价值(Angew. Chem. Int. Ed.,2017, 56, 15742)。
    在能源化学领域,陈军团队受邀在Chem. Rev.(2017, 117, 10121)上归纳总结了合成尖晶石材料的方法,介绍了尖晶石的催化活性调控和在金属空气电池等领域的相关应用。陈军团队研制出PVDF-HFP-4% SiO2/NaClO4-TEGDME准固态电解质膜以及Na/rGO复合负极,发展了新型准固态可充Na-CO2电池,解决了漏液与枝晶问题(Sci.Adv.2017, 3, e1602396);以苯醌(BQ)为骨架,将四个刚性邻苯二甲酰亚胺基团配位到BQ骨架上,解决了有机电极在非质子电解液中的溶解问题,提升了羰基活性位点利用率(Angew. Chem. Int. Ed.2017, 56, 12561-12565)。陈军、程方益团队提出Zn-MnO2相转化与层状脱嵌电极反应新机制,研制出高比能、长循环可充锌锰电池(Nat. Commun.2017, 8, 405)。李福军课题组利用金属铋与醚类电解液的协同效应,大幅提升了钠离子电池的综合性能,实现了负极材料的重要突破,阐明了电极材料充/放电过程的结构演变是电池比容量、循环寿命和倍率等提升的关键影响因素,为探寻稳定的钠离子电池负极提供了崭新的思路(Adv. Mater.2017, 29, 1702212)。
在化学生物学领域,席真、周传政团队发展了5-亚甲基吡咯酮作为一种新型的巯基专一性生物共轭分子,对半胱氨酸的专一性更好,并可以通过逆迈克尔加成机制无痕释放标记分子,在多肽和蛋白类药物制备、蛋白质纯化、生物大分子相互作用研究等领域具有潜在的应用价值(J. Am. Chem. Soc.2017,139, 6146)。席真、周传政团队通过定点、即时在核小体中产生5-醛基胞嘧啶的方式,发现5-醛基胞嘧啶导致DNA-组蛋白交联;鉴于核小体是真核细胞内基因组DNA存在的基本单元,该研究暗示在真核细胞中5-醛基胞嘧啶有可能导致DNA-组蛋白交联,并由此对DNA去甲基化、染色质重塑和基因转录等生物学过程产生重要影响(J. Am. Chem. Soc.2017,139, 10617)。
    在理论化学领域,程津培团队结合在键能领域多年的积淀,系统地总结了C−H键活化/官能化过程中涉及的各类化学键的键能测量方法及常见重要化合物的C-H键均裂能和异裂能数值,首次综述了活性或选择性受键能控制的C−H键活化/官能团化的反应类型,并分别进行了分析和论述(Chem. Rev.2017, 117, 8622)。程津培、薛小松团队通过缜密量化计算,成功解密天然金鸡纳碱催化不对称亲电三氟甲硫基化反应机理,该理论研究工作将为新反应和新催化体系的设计与开发提供理论依据(ACS Catal.2017, 7, 7977)。
    学院教师提交发明专利申请72项,获得专利授权69项,进一步促进应用开发。
    陈永胜、陈军入选2017年“全球高被引科学家”。
    汤平平荣获第四届“中国均相催化青年奖”。
    南开大学荣获第十九次全国电化学大会“最佳参会组织奖”。
    学术交流:
    为增强多学科的交叉与融合,提升南开化学的影响力,学院主办和承办了多个重要国际、国内学术会议,开展了丰富多彩的学术活动,营造了浓厚的学术氛围,推动了交叉合作研究。
    本年度共举办了70余场学术报告或讲座,包括:
    主办或承办了第十四届国际杯芳烃会议、第十五届全国应用化学年会、2017全国有机超分子化学前沿研讨会、中国化学会第六届天然产物全合成—青年学术研讨会、元素有机化学国家重点实验室第四届EOC论坛、元素有机化学国家重点实验室第七届学术委员会第四次会议暨2017年度学术研讨会、南开大学国际人才论坛暨2017国际青年化学家南开论坛、Nankai-Scripps有机化学研讨会、第四届南开-凯莱英讲座、首届北大-南开无机化学材料论坛、第一届京津有机化学研究生学术研讨会等。
    举办“南开化学青年教师论坛”系列活动,至今已经成功举办五届。
    举办“南开化学研究生论坛”系列活动,至今已经成功举办三届。
    邀请中科院上海有机所丁奎岭院士、复旦大学赵东元院士、华东理工大学田禾院士、中国科学院化学研究所李玉良院士、苏州大学迟力峰教授、南开大学化学学院刘育教授、北京大学黄建滨教授等著名科学家来学院举行伯苓讲座。
    韩国高丽大学代表团、密歇根大学代表团、韩国仁荷大学的Sang-Eon Park教授、密歇根理工大学胡云行教授、北海道大学Masahiko Arai教授、日本东北大学Masahiro Yamashita教授等受邀访问化学学院。
    我院李靖教授、陈军院士、李伟教授应邀访问中国石化石油化工科学研究院。
学院教师受邀在多个重要国际学术会议上做邀请报告,到多所国际著名高校和研究机构讲学。
    6)其它重要工作:
    组织教师参加了“丰镇市第三届化学化工科技创新高峰论坛”及“河北省与省外院校科技合作对接洽谈会”等多场成果转化对接会,通过多种方式积极推广我院特色优势项目。组织接待了太尔胶粘剂(广东)有限公司、中石油兰州化工研究中心、苏州纳米材料科技发展有限公司等单位的来访洽谈,组织相关教师与企业及科研单位面对面对接交流。我院与新沂市人民政府建立联合研究院的事宜正在洽谈中。
    农药国家工程研究中心与山东绿霸化工股份有限公司整合校企优势,联合成立南开-绿霸广谱除草剂研究中心。该研究中心开拓了一种全新的产学研合作方式,合作双方本着“开放、整合、激励、持续”的基本原则,开展协同创新,在实践中积极探索并不断完善研究中心的运行机制,致力于打造成为国内广谱除草剂的创新平台。
学院与太尔胶粘剂(广东)有限公司共建产学研基地正式挂牌签约,并签署合作协议,此基地的建立必将加快双方产学研合作、培育出新的合作点,也为化学学院与肇庆市未来的全方位多渠道产学研合作开拓了契机。
    举行了一系列院内预答辩会议,组织学院学术带头人为进入答辩环节的杰青、国家青千等项目进行建议、指导,为我院人才队伍建设提供智力支持。
    协助科技处等部门进行自然科学和技术研究开发的日常组织管理工作。包含国家重大科技专项、国家科技计划及各类公益性专项、国家及省部级各类自然科学基金项目、国际合作项目等的申报、立项、管理;成果管理及奖励;技术咨询、对接、转让以及促进科技成果转化、产学研合作等工作。
    配合战略发展部完成部分统筹经费使用、管理、统计相关工作。
    配合其它部门完成2011计划、科研相关咨询、查询、总结、统计;教师职称晋升科研工作量核对及学院教师年度工作量核算;科研相关会议、调研、座谈等筹备及保障工作。科技人才队伍、平台建设相关工作;以及科技成果进展、人才团队、平台基地等科研相关情况的宣传报道。